Диссертация (1091354), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Это позволит существенно расширить области примененияВПЭТФ и снизить капитальные расходы на осуществление процесса, тем самым,решая как экологическую, так и экономическую проблемы.Таким образом, представленная работа, посвященная разработке технологиихимической модификации структуры и свойств ВПЭТФ с φв ≥ 0,02 масс.% внепрерывномэкструзионномпроцессенастандартномтехнологическомоборудовании для переработки, является актуальной и позволяет существеннорасширить сырьевую базу вторичных материалов.Цельюработыявляетсяразработканепрерывнойэкструзионнойтехнологии получения нового полимерного материала на основе ВПЭТФ сисходнойповышеннойвлажностьюпутемнаправленнойхимическоймодификации и термостабилизации и изделий с улучшенными комплексомсвойств.Для достижения поставленной цели необходимо решить следующиеосновные задачи:91.Изучить влияние содержания влаги на изменение свойств ВПЭТФ впроцессе экструзии на стандартном технологическом оборудовании приразличных режимах переработки.2.цепииОценить влияние вида и содержания модификаторов (удлинителейстабилизаторов)внепрерывномэкструзионномпроцессенамолекулярные, реологические, теплофизические и физико-механические свойстваВПЭТФ.3.Оптимизировать состав модифицирующей системы для повышениямолекулярной массы и термостабилизации ВПЭТФ с повышенной влажностью впроцессе экструзии, с целью получения полимерного материала с комплексомсвойств на уровне ППЭТФ.4.Разработатьиоптимизироватьтехнологическиепараметрыэкструзионного процесса получения нового полимерного материала из ВПЭТФ сповышенной влажностью и его переработки в изделия различного назначения.Научная новизна работы заключается в следующем:1.системыУстановлен механизм действия компонентов модифицирующейоптимальноговзаимодействиякарбоксильнымисоставаудлинителягруппамицепиипредложеныклассаВПЭТФхимическиебисоксазолиноввсприсутствииреакцииконцевымифосфитноготермостабилизатора и влаги.2.Показано, что эффективными модификаторами молекулярной массыВПЭТФ с φв = 0,5 масс.% при экструзии являются фениленбисоксазолин,концентратпиромеллитовогодиангидридаисмесьтермостабилизаторовстерически затрудненных дифосфита и фенола.
Получены зависимости изменениямолекулярно-массовыхиреологическиххарактеристикахВПЭТФ от ихсодержания.3.Оптимизирован состав модифицирующей системы для повышениямолекулярной массы (фениленбисоксазолин) и термостабилизации (стерическизатрудненный дифосфит) ВПЭТФ с повышенной влажностью в процессеэкструзии. Установлено, что при оптимальном соотношении компонентов в смеси10можно получить новый термостабильный полимерный материал на основеВПЭТФсмолекулярными,реологическимиифизико-механическимихарактеристиками на уровне ППЭТФ.Практическая значимость работыНа основании проведенных исследований разработана технология иполучен новый термостабильный полимерный материал (ПМ) на основе ВПЭТФ сφв = 0,5 масс.% методом экструзии с молекулярными (Mw = 48300, Mn = 20700, Mz= 80800, [η] = 80 мл/г), реологическими (ПТР = 5 г/мин) и физико-механическими(σт = 58 МПа, σр = 32 МПа εр = 360 %, aуд – н/р) характеристиками на уровнеППЭТФ.В акционерном обществе «Институт пластмасс имени Г.
С. Петрова» полабораторному технологическому регламенту ЛТР №12-2014 изготовлена ипроведены испытания опытной партии нового ПМ на основе модифицированногои термостабилизированного ВПЭТФ (Приложение 1 - Акт и протокол испытания),на который разработаны ТУ № 2226-487-00209349-2010 «Полиэтилентерефталатвторичный экструзионный».Предложено для повышения молекулярной массы (ММ) ВПЭТФ с φв ≤ 0,5масс.% в процессе экструзии удлинитель цепи - пиромеллитовый диангидридвводить в форме концентрата, а термостабилизатор в виде смеси: стерическизатрудненный дифосфит + стерически затрудненный фенол.Оптимизированы параметры, разработана и на практике реализованатехнология изготовления из ВПЭТФ с φв = 0,5 масс.% методом экструзииаморфной ленты (α ≤ 5%) с высокими деформационно-прочностными свойствами(σт = 54 МПа, σр = 54 МПа, εр = 380 %) (Приложение 2 - Акт изготовления ииспытания опытных партий лент).Получен патент РФ № 2481952 от 27.12.2011 г. на «Способ полученияполимерной ленты из вторичного полиэтилентерефталата».Технологические параметры переработки ВПЭТФ в изделие использованыпри разработке временного технологического регламента ВТР № 13-2014 напроцесс получения «Георешетки бесшовной» (ТУ № 2291-491-00209349-2011),11которая может быть использована для обустройства несминаемых газонов иэкологических автостоянок, для закрепления грунтов и газонов, примыкающих кпроезжей части дорог и тротуарам.
Выпущена опытная партия изделий(Приложение 3 и 4).Работа выполнена в акционерном обществе «Институт пластмасс имени Г.С. Петрова» в рамках научно-исследовательской и опытно-конструкторскойработы «Модификация вторичного материала из утилизированной ПЭТ-тары сцелью получения высокопрочных изделий методом экструзии, в том числе дляпроизводства георешёток» 2009 - 2011гг.
(ГК №8/3 – 289н – 09 от 17 августа 2009г.).Результаты работы были доложены на 33-й ежегодной международнойконференции«Композиционныематериалывпромышленности»(СЛАВПОЛИКОМ) (27 - 31 мая 2013 г., г. Гурзуф), V и VI всероссийскихнаучных конференциях (с международным участием) «Физикохимия процессовпереработки полимеров» (16 - 19 сентября 2013 г. и 2 – 7 октября 2016 г., г.Иваново), на научно-технической конференции «Полимерные материалы дляэффективной экономики» (30 октября 2013 г., г. Москва).По теме диссертации опубликовано 12 печатных работ, в том числе 6статей, 5 из которых в рецензируемых журналах рекомендованных ВАК, тезисы 4докладов в сборниках материалов научно-технических конференций и получено 2патента РФ.Автор выражает глубокую признательность своему научному руководителю– д.т.н., профессору Симонову-Емельянову И.
Д., а также к.т.н. Андреевой Т. И. ик.х.н. Прудсковой Т. Н. за помощь на всех этапах выполнения диссертационнойработы. Отдельная благодарность сотрудникам лабораторий акционерногообщества «Институт пластмасс имени Г. С. Петрова» в совместной работе скоторыми формировались взгляды автора в данном научном направлении,особенно хочется отметить Молоткову Н.Н., Чиванову Л.Ю., Вахтинскую Т.Н.,Ляшенко Е.Ю., Пексимова О.Е., Казакова С.И., Павлову Т.М., Симонову И.Р.
иСтрелкову М.В.12Глава 1. Литературный обзор1.1Получение и свойства полиэтилентерефталата для производствабутылочной тарыВ настоящее время процесс получения ПЭТФ бутылочного назначениясостоит из нескольких последовательных этапов.Первый этап - реакция этерификации терефталевой кислоты (ТФК) сэтиленгликолем (ЭГ) при температуре 240 - 260 0С и давлении 300 - 500 кПа. Навтором этапе проводят реакцию конденсации при температуре 250 -280 0С идавлении 2 - 3 кПа. В результате получают полимер со степенью полимеризации n ~30. Третьим этапом процесса является реакция поликонденсации притемпературе 270 - 2900С и давлении 50 - 100 Па [9-11], где n ПЭТФувеличивается до ~100, а характеристическая вязкость - [η] лежит в интервале0,60 - 0,65 дл/г.
Согласно таблице 1.2 материал с такими низкими молекулярномассовыми показателями применяют в основном в производстве полиэфирноговолокона.Таблица 1.2 – Области применения ППЭТФ и/или ВПЭТФ в зависимости от [η][5, 11, 12].Область примененияВолокноБутылка для газированных напитковПромышленный шинный кордПленкаМагнитная лента[η], дл/г0,60-0,650,75-0,800,850,5-0,80,60Для получения ПЭТФ бутылочного назначения (с более высокой ММ)используют стадию твердофазной поликонденсации (полимеризации) (ТФП) притемпературе 210 0С, в течение 15 - 20 часов, где n увеличивается до ~150 [13], так13как более длительное время пребывания в расплаве вызывает медленнуюдеструкцию полимера [14]. Кроме того, в процессе поликонденсации в твердомсостоянии удаляются газообразные и летучие продукты реакции (например,ацетальдегид) [11]. При достижении необходимой ММ, что бы минимизироватьдеструкцию, гранулы охлаждают в потоке абсолютно сухого газообразного азота[15].Так как конфигурация макромолекулы ПЭТФ (рисунок 1.4) практическиплоская и имеет в первичной структуре два центра симметрии в каждомэлементарномзвене,товполимернойцепочкемогутпроходитьконформационные переходы за счет поворотов вокруг связей:Рисунок 1.4 Химическая формула ПЭТФ [15]В результате возможна реализация двух видов ротационных изомеровконформеров: транс- и гош- [16, 17].
Регулярность строения и возможностьконформационныхпереходовпредопределяютспособностьструктурныхэлементов полимера к самопроизвольному упорядочению, т. е. к кристаллизации.Поэтому ПЭТФ обладает способностью существовать как в аморфном, так икристаллическом состояниях. В кристаллических областях преимущественнонаходятся участки цепей в транс-конформации, а в аморфных – как в транс-, так ив гош-конформации.Введение сополимерного компонента в большинстве случаев препятствуеткристаллизации из фазы расплава за счет нарушения порядка в полимерной цепи.При содержании сополимера выше 20 мол.%, как правило, преобладает аморфнаяфаза. Температура плавления - Тпл ПЭТФ снижается приблизительно на 2,3 0С на14моль добавки [15].
Влияние сополимеризации на свойства ПЭТФ зависит нетолько от ее количества, но и от химического строения.Такие молекулы как нафталин-2,6-дикарбоксильная кислота способствуютуменьшению подвижности внутри молекулярной цепи, что приводит кувеличению температуры стеклования - Tс и жесткости полимера. Повышаетжесткость, твердостью, прочность, в том числе при пониженных температурах, ивведение циклогександиметанола (ЦГДМ) [18, 24].Алифатическиедиэтиленгликольгликоли(ДЭГ),сболеедлиннойполиэтиленгликольцепью(ПЭГ))и(например,алифатическиедвухосновные кислоты (например, адипиновая кислота) напротив, придаютмолекуле подвижность и гибкость при более низких температурах, т.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
